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fundamentos_de_hidrobiologia.ppt

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    1. 1. FUNDAMENTOS de HIDROBIOLOGÍA Máster Universitario de Ingeniería del Agua Módulo I
    2. 2. Índice <ul><li>Introducción a la Hidrobiología. </li></ul><ul><li>Clasificación de los organismos de agua dulce. </li></ul><ul><li>Ecosistemas acuáticos. </li></ul><ul><li>Bioindicadores y Bioindicación. </li></ul>
    3. 3. INTRODUCCIÓN <ul><li>El AGUA lleva asociada la VIDA </li></ul>
    4. 4. La central nuclear de Dampierre en el rio Loire (Francia). <ul><li>Las torres de enfriamiento de la  Central Nuclear de Dampierre (Burly) vieron invadidas su estructura de cobre por organismos que reducían sus diámetros. Para su eliminación, se procedió a lavar dicha estructura con sales minerales que eran contaminantes en las cantidades necesarias para la desinfección... </li></ul><ul><li> Por lo tanto se pensó en cambiar a acero inoxidable la estructura aerorrefrigerante, con lo que se reveló un problema aún mayor, puesto que resultó ser un soporte adecuado para el desarrollo de amebas peligrosas para la salud, como la Naegleria Fowleri. </li></ul><ul><li>Desde entonces, y después de un primer lavado masivo con productos clorados, están obligados a hacer cloraciones periódicas para mantener las amebas controladas en un número que sea sanitariamente seguro. </li></ul>
    5. 5. Definición <ul><li>La Hidrobiología es la ciencia que estudia la vida de los seres que pueblan las aguas , de forma individual y colectiva, organizados o no. Comprende tanto la fisiología de los individuos, como su metabolismo, ecología, etología, reproducción , desarrollo y relaciones con otros individuos de manera interespecífica e intraespecífica. </li></ul>
    6. 6. Origen y Evolución de la vida <ul><li>El origen de la vida, con independencia de que sea de origen terrestre o extraterrestre, está ligado al agua. Su evolución a partir de la misma ha creado una BIODIVERIDAD espectacular durante los 3.500.000 millones de años que, aproximadamente , se le calcula de desarrollo en nuestro planeta. </li></ul><ul><li>Inicialmente: organismos anaerobios que utilizaban compuestos orgánicos como fuente de energía, y otros compuestos del azufre. </li></ul><ul><li>Fotosíntesis (3000 millones de años). Dio lugar a una atmósfera oxidante tóxica para anaerobios. </li></ul>
    7. 7. Los organismos y su clasificación <ul><li>Debido a las características y propiedades de cada organismo, podemos encontrarnos una enorme diversidad al elegir un criterio de clasificación; por ejemplo: organismos uni o pluricelulares, según su número celular; organismos procariotas y eucariotas, según su tipo celular; organismos autótrofos o heterótrofos, dependiendo de la categoría de los nutrientes empleados (autótrofos: orgánicos; heterótrofos: inorgánicos), etc. </li></ul><ul><li>¿Y los virus…?No tienen metabolismo propio: no son seres vivos. </li></ul><ul><li>Pero se reproducen: sí son seres vivos... </li></ul><ul><li>DEPENDE DEL CRITERIO DEL AUTOR! </li></ul><ul><li>Whitaker (1969) propuso cinco reinos para todos los organismos vivos </li></ul><ul><ul><li>Monera .- incluye a los organismos procariontes: células procarióticas (sin envoltura nuclear), como las bacterias y las algas azul verdosas. </li></ul></ul><ul><ul><li>Protistas .- organismos unicelulares de células eucarióticas, como algas unicelulares, protozoos,… </li></ul></ul><ul><ul><li>Plantae .- algas eucariotas pluricelulares cormofíticas: </li></ul></ul><ul><ul><li>Fungi .- organismos uni y pluriicelulares eucarióticos y heterótrofos. Incluye hongos, mohos, levaduras,… </li></ul></ul><ul><ul><li>Animalia .- incluye a los animales: organismos multicelulares eucarióticos y heterótrofos. </li></ul></ul>
    8. 8. Categorías de clasificación <ul><li>* Reino : monera, protista, fungi, plantae y animalia. </li></ul><ul><li>* División vegetal o Phylum animal (Filo o Filum). * Clase . Comprende varios ordenes. * Orden . Comprende un conjunto de familias con ciertos caracteres comunes. * Familia . Comprende los géneros afines. * Género . Un conjunto de especies muy cercanas entre sí. * Especie . Individuos que no sólo se parecen mucho entre sí externamente, sino que su material genético es tan semejante que permite, en aquellos organismos que se reproducen sexualmente, que su descendencia sea fértil. </li></ul>
    9. 9. ClasificaciónTaxonómica. <ul><li>La taxonomía es una ciencia que agrupa ordenadamente a los organismos vivos partiendo de sus propiedades más generales a las más específicas. Los criterios de clasificación que se utilizan están basados en las características anatómicas, morfológicas, citológicas, fisiológicas, genéticas y otras de los organismos, dando origen a diferentes grupos o taxones de características más o menos similares. </li></ul><ul><li>Taxón: se denomina así a cada grupo taxonómico de una categoría cualquiera. </li></ul><ul><ul><li>Categoría (nivel) : filo, subfilo, clase, orden, familia, género, Especie. </li></ul></ul><ul><ul><li>Taxón (grupo) : Chordata, vertebrata, mammelia, carnívora, félida, felis., felis sp. (para el caso de los felinos) </li></ul></ul><ul><li>Los nombre científicos de los seres vivos se escriben con dos palabras, el género y la especie, en latín, en cursiva o letra normal subrayada. Este sistema para nombrar los organismos lo llamamos sistema binominal (Linneo, s. XVIII) </li></ul><ul><li>Ej- felis doméstica </li></ul><ul><li> felis tigris. </li></ul>
    10. 10. Microorganismos acuáticos: bacterias, algas y hongos.
    11. 11. Microorganismos acuáticos: Protozoos, esponjas y metazoos (organismos pluricelulares).
    12. 12. Otros organismos acuáticos: <ul><li>Animales: </li></ul><ul><li>Invertebrados: arácnidos, insectos, moluscos, crustáceos,… </li></ul><ul><li>Vertebrados: </li></ul><ul><li>peces, anfíbios, reptiles, aves, mamíferos. </li></ul><ul><li>Plantas: briofitas, (musgos acuáticos), macrófitas (plantas acuáticas),… </li></ul>
    13. 13. Ecosistemas acuáticos <ul><li>El ecosistema o sistema ecológico : es el nivel de organización y estudio propio de la ecología y de la limnología. Aunque se habla de ecosistemas localizándolos en determinados medios físicos, no ha de entenderse solamente como una unidad limitada en el espacio. (R. Margalef). Tampoco está limitado en el tiempo, pues los ecosistemas están en permanente evolución y transformación. </li></ul><ul><li>Se compone de las comunidades de seres vivos y de un soporte físico ((biocenosis y biotopo). </li></ul><ul><li>A groso modo distinguimos: </li></ul><ul><li>naturales : océanos, mares, ríos, lagos, lagunas, charcas, manglares, pantanos,estuarios, deltas,... </li></ul><ul><li>artificiales : embalses, estanques, conducciones de agua,... </li></ul>
    14. 14. Cadena trófica <ul><li>Los ecosistemas se estudian analizando las relaciones alimentarias , los ciclos de la materia y los flujos de energía. La vida necesita un aporte continuo de energía que llega a la Tierra desde el Sol y pasa de unos organismos a otros a través de la cadena trófica . </li></ul>
    15. 15. Caracterización de los ecosistemas acuáticos. <ul><li>Su estudio nos ayuda a entender las formas de vida que lo habitan. </li></ul><ul><li>Principalmente, en aguas continentales encontramos dos grupos bien diferenciados: </li></ul><ul><li>Ecosistemas Fluviales : estructuración horizontal o longitudinal fundamentalmente. Se debe a una separación física de los tramos alto, medio y bajo de los cursos de agua, en los cuales los fenómenos de erosión, transporte y sedimentación, junto a la velocidad de la corriente y la profundidad determinan características propias de estos medios. </li></ul><ul><li>Ecosistemas Lacustres : estructuración vertical fundamentalmente. La separación entre epilimnion (o capa superior del lago) e hipolimnion (o capa inferior) se debe a la formación entre ambas de una zona llamada termoclina, capa donde la temperatura del agua cambia rápidamente con la profundidad. Esto conlleva una estratificación de la masa de agua según las capas citadas, el epilimnion estará mas mezclado, con temperatura más alta y densidad más baja, que el hipolimnion. </li></ul><ul><li>Conclusión: Todo ello provoca que diversos factores tales como la incidencia de la luz (y su consiguiente aporte de energía) o el transporte de materiales y elementos, tengan un comportamiento distinto en ambos tipos de ecosistemas y va a repercutir directamente en el desarrollo de las comunidades de seres vivos y en su alimentación. </li></ul>
    16. 16. Distribución de organismos en función de la calidad del agua. Autodepuración. <ul><li>El concepto de autodepuración nos ayuda a entender cómo se autorregula un medio acuático frente a un caso de contaminación. Así, definimos autodepuración como un proceso biológico normal que se da en los medios acuáticos y en el que intervienen un número elevado de microorganismos de distintos tipos, los cuales utilizan las sustancias orgánicas aportadas durante una polución. Después de su transformación, estas últimas serán eliminadas a la atmósfera o utilizada por los vegetales. </li></ul><ul><li>El proceso de autodepuración se ha dividido tradicionalmente en varias fases o zonas, conocidas como sistema de los saprobios, (saprobio: ser que se desarrolla sobre materia en descomposición). Este sistema no ofrece un gran rigor científico pero se admite en general para tener una idea de las especies que se desarrollan en un gradiente de contaminación, distribuyéndose, fundamentalmente, por la tolerancia a la escasez de oxígeno. </li></ul>
    17. 17. Distribución de organismos en función de la calidad del agua <ul><li>En un gradiente de contaminación, los organismos acuáticos se distribuyen en función de la tolerancia a la escasez de oxígeno. </li></ul>
    18. 18. Saprobios Es otra forma de clasificar a los organismos acuáticos según el contenido en nutrientes y oxígeno de las aguas dónde se desarrollen.
    19. 19. BIOINDICACIÓN <ul><li>Análisis del medio desde el punto de vista biológico: qué organismos nos encontramos, en qué número, en qué estado. </li></ul><ul><li>Se aprovecha la exclusividad o afinidad que tienen las especies para vivir bajo determinadas condiciones que les ofrece un medio. </li></ul>
    20. 20. INDICES BIOLÓGICOS Y BIOINDICADORES <ul><li>Los INDICES BIOLÓGICOS son el vehículo para procesar la información que obtenemos en los muestreos y llegar a conclusiones. </li></ul><ul><li>Se basan en que, dependiendo de la sensibilidad de cada organismo a la contaminación, el índice biológico le asigna un valor, y de la suma total de valores de una comunidad resulta uno final que nos da información sobre el estado del medio en ese tramo o estación observado. </li></ul><ul><li>Estos organismos útiles para proporcionarnos información son llamados BIOINDICADORES . </li></ul>
    21. 21. Ejemplos de índices biológicos <ul><li> Entre otros, nos encontramos: </li></ul><ul><li>I.B.G.N (Indice Biológico General Normalizado) </li></ul><ul><li>B.M.W.P (Biological Monotorizing Working Party) </li></ul><ul><li>I.D.G (Indice de Diatomeas Generalizado) </li></ul><ul><li>I.B.D. (Indice Biológico de Diatomeas). </li></ul><ul><li>I.B.G.N. y B.M.W.P se basan en el estudio de los macroinvertebrados en los puntos muestreados, entendiéndose por el término de macroinvertebrados aquellos animales invertebrados que por su tamaño relativamente grande son retenidos por redes de luz de malla de entre 250-300 micras. La gran mayoría de los mismos (alrededor del 80%) corresponden a grupos de artrópodos, y dentro de estos los insectos, y en especial sus formas larvarias, son las más abundantes. En estos índices es necesario llegar solamente hasta el nivel de familia para dar un diagnóstico, con lo que se simplifica bastante el estudio. </li></ul><ul><li>I.D.G. e I.B.D. se basan en las diatomeas (algas pardas de caparazón duro de sílice), y para dar un diagnóstico de la calidad del agua hay que determinar hasta nivel de especie cuáles son las algas encontradas en nuestros muestreos. Ello supone un mayor esfuerzo en el análisis pero, por otro lado, una mayor precisión en nuestro diagnóstico, ya que las diatomeas viven bajo determinadas condiciones de pH, temperatura, etc. propias de cada especie. </li></ul>
    22. 22. Bioindicación en la depuración de aguas residuales. <ul><li>En lechos bacterianos : la microbiología encontrada es muy variada y se sitúa en distintas zonas según llegue la luz o no. Se observan algas (Euglena, Chloreya,…), bacterias, protozoos, invertebrados consumidores de fangos como rotíferos, nematodos, insectos, ácaros, etc… </li></ul><ul><li>En biodiscos y biocilindros : los microorganismos presentes dependen mucho de la carga contaminante y del tipo de contaminante. Los contaminantes biodegradables los eliminan organismos filamentosos y bacterias heterótrofas no filamentosas. </li></ul><ul><li>En lagunas la presencia de las algas en niveles adecuados asegura el funcionamiento de la fase aerobia de las lagunas, ya que producen el oxígeno molecular que aprovecharán a su vez las bacterias implicadas en la oxidación bioquímica de la materia orgánica. El zooplancton presente se compone de ciliados, rotíferos, copépodos y cladóceros. A veces encontramos también amebas de vida libre, ostrácodos, ácaros, tubelarios, larvas y pupas de dípteros. El equilibrio es fundamental; un exceso de rotíferos lleva a una peor calidad de las aguas. </li></ul><ul><li>En escorrentía . Se utilizan macrófitas para eliminar nutrientes y limitar la llegada de luz control de algas en exceso disminución de la turbidez del efluente. </li></ul>

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